(57)【要約】【課題】  サービスメンテナンスが容易な構成であり、機器の安全性を損なうことなく適切に温度制御を行なえる冷凍装置を提供する。【解決手段】    低圧圧力又は高圧圧力のいずれか一方、若しくは両方が、正常な運転圧力範囲でないとき、ＭＶ弁の開度制御、圧縮機の回転数制御又はコンデンサファンのＯＮ／ＯＦＦ制御の少なくとも一つ、若しくは優先順位をつけた２つ以上を用いて、正常な運転圧力範囲に制御する。【選択図】  図４
2005061698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機の吸入圧力を調整する吸入圧力調整手段と、
前記圧縮機の吸入側に設けられ、冷媒の吸入圧力を検出する吸入圧力検出手段と、
前記圧縮手段の吐出側に設けられ、冷媒の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段とを有し、
前記吸入圧力又は前記吐出圧力のいずれか一方、若しくは両方が、所定の圧力範囲でないとき、
前記吸入圧力調整手段の開度又は前記圧縮機の回転数のいずれか一方、若しくは両方を調整して、所定の圧力範囲に制御することを特徴とする冷凍機。
【請求項２】
請求項１記載の冷凍機において、
冷媒を凝縮する凝縮機を冷却する凝縮機冷却手段を備え、
前記吸入圧力又は前記吐出圧力のいずれか一方、若しくは両方が、所定の圧力範囲でないとき、
前記凝縮機冷却手段を調整して、所定の圧力範囲に制御することを特徴とする冷凍機。
【請求項３】
電力を発電する発電機と、前記発電機を駆動するエンジンと、前記エンジンに燃料を供給する燃料タンクを１つのユニットとして構成すると共に、
請求項１又は請求項２記載の冷凍機の前記圧縮機を電動駆動とし、
直接又は電力を変換する電力変換装置を介して、前記発電機からの電力を請求項１又は請求項２記載の冷凍機に供給して駆動させることを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】
請求項３記載の冷凍装置において、
前記エンジンの冷却水温を検出する冷却水温検出手段を備え、
前記冷却水温が、所定の第一設定値以上であり、且つ、第一設定値より大きい第二設定値より小さいとき、
前記冷凍機、前記エンジン又は前記発電機の少なくとも一つを、若しくは、優先順位をつけた２つ以上を、前記エンジンの負荷が小さくなるように制御することを特徴とする冷凍装置。
【請求項５】
請求項４記載の冷凍装置において、
前記冷却水温が前記第二設定値以上であるとき、
前記エンジンを停止することを特徴とする冷凍装置。
【請求項６】
開口部を有する平面状の側壁面の１つに請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の冷凍装置を配設し、
前記開口部を通じて、内部の温度制御を行うことを特徴とする冷凍装置付きコンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍機及びエンジンを用いて冷凍機を駆動する冷凍装置及び冷凍装置を備えたコンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
輸送用コンテナ等の冷凍装置は、主に、エバポレータユニットとコンデンシングユニットから構成され、コンデンシングユニット内に、コンデンサ、圧縮機が配設され、更に、それらを制御する冷媒系制御装置、電気系制御装置やそれらを駆動するエンジン、エンジン補器類、燃料タンク等がコンポーネントとして配設されている。
【０００３】
図６は、従来の冷凍装置内の配置を示す図である。
冷凍装置１は、コンテナ等の荷物室の一側壁面に配設され、図６に示すように、主に、上部側に設けられたエバポレータ２と、下部側のコンデンシングユニット３から構成される。コンデンシングユニット３の床面側には、冷凍装置の駆動源となるエンジン４と燃料タンク５が配置され、エンジン４に取付けられたベルト６を用いて、圧縮機７等が駆動される。コンデンシングユニット３の側面側にはコンデンサ８が配置されており、エンジン４に取付けられたベルト６を用いてコンデンサファン９が駆動されて、コンデンサ８を冷却する。エバポレータ２、圧縮機７、コンデンサ８との間は配管１０により各々接続されており、これらの間を冷媒が循環し、制御装置１１により適切に制御されて、コンテナ内の冷却を行なう。
【０００４】
上記冷凍装置１では、冷凍装置１を保護するため、種々の安全機構が備わっており、例えば、高外気温度の場合や発電機７での発電電力が大きい場合等の高負荷運転のときに、エンジン４の冷却水温が高温となって、所定の温度以上になる場合、自動的にエンジン４を停止して、エンジン４を保護するようにしている。
【０００５】
又、圧縮機７等の保護のための安全機構も備わっており、図６では図示していないが、圧縮機７の吸入側の配管１０に、機械式吸入圧力調整弁を設け、圧縮機７の吸入側の配管１０の流路抵抗を大きくすることで、冷媒の吸入圧力を低減して、圧縮機７等の機器の圧力保護を行なっている。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１８７７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図６に示すような従来の冷凍装置では、例えば、圧縮機等の冷凍機部分に不具合が発生し、これらの機器を取外すときに、エンジン関連部品まで取外す必要があった。又、逆に、エンジン等に不具合が発生し、これらの部品を取外すときも、冷凍機部分まで取外す必要があった。そのため、作業性が悪く、サービスメンテナンスに時間がかかっていた。又、短時間でのサービスメンテナンスを行なうために、コンポーネント交換を行なう場合にも、冷媒用配管があるため容易にできなかった。特に、この傾向は輸送用コンテナ等に設けられる薄型を要求される空間的制約の大きい冷凍ユニットにおいて顕著であった。
【０００８】
加えて、コンテナ用の薄型の冷凍ユニットにおいて、エバポレータユニットやコンデンシングユニットは、コンテナの一側壁面を凹凸に形成して、コンテナ側へ取付けており、コンテナの壁面の形状が複雑となり、コストがかかっていた。更に、各機器間を接続する冷媒配管や電気配線の固定のために、コンテナ壁面への穴加工や穴加工後の封止処理が必要であった。
【０００９】
又、従来の冷凍装置では、コンテナ内の温度状態によらず、エンジンの冷却水温が所定値以上の場合には、エンジン保護のため、エンジンが強制停止され、それにともない冷凍装置の動作も停止するため、コンテナ内の温度が維持できず、積荷を傷めてしまうおそれがあった。
【００１０】
又、従来の冷凍装置の機械式吸入圧力調整弁は、機械的に吸入圧力を調整するものであるため、冷凍装置の運転状況に応じた細かな圧力制御を行なうことができず、又、圧縮機の低圧側圧力のみを検出して圧力制御を行なうため、圧縮機の高圧側圧力の圧力制御を行なうことができなかった。更に、機械式吸入圧力調整弁は、それ自体の圧力制御にヒステリシスがあるため、制御圧力が上下した場合、制御圧力に誤差が生じていた。
【００１１】
更に、従来の冷凍装置の機械式吸入圧力調整弁は、所定の運転条件時には、一律で圧力制御を行なうため、必ずしも必要ない場合にも圧力制御を行なう場合があった。例えば、過負荷条件のときに合わせて低圧圧力の設定値を決定するため、通常運転時にも圧力制御域となる場合があり、この場合、圧力が過度に制限されて、冷凍能力が小さくなってしまう。又、圧縮機の高圧側圧力を制御する場合には、圧縮機の低圧側圧力を検出し、低圧側圧力を制御することで、高圧側圧力を制御するため、圧力制御が正確にできなかった。又、機械式吸入圧力調整弁を絞りきった場合、圧力制御が不能になるおそれがあった。
【００１２】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、サービスメンテナンスが容易な構成であり、機器の安全性を損なうことなく適切に温度制御を行なえる冷凍機及び冷凍装置及び冷凍装置付きコンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決する本発明に係る冷凍機は、
冷媒を圧縮する圧縮機の吸入圧力を調整する吸入圧力調整手段と、
圧縮機の吸入側に設けられ、冷媒の吸入圧力を検出する吸入圧力検出手段と、
圧縮手段の吐出側に設けられ、冷媒の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段とを有し、
吸入圧力又は吐出圧力のいずれか一方、若しくは両方が、所定の圧力範囲でないとき、
吸入圧力調整手段の開度又は圧縮機の回転数のいずれか一方、若しくは両方を調整して、所定の圧力範囲に制御することを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する本発明に係る冷凍機は、
上記冷凍機において、
冷媒を凝縮する凝縮機を冷却する凝縮機冷却手段を備え、
吸入圧力又は吐出圧力のいずれか一方、若しくは両方が、所定の圧力範囲でないとき、
凝縮機冷却手段を調整して、所定の圧力範囲に制御することを特徴とする。
例えば、凝縮機冷却手段としてファンを用い、ファンのＯＮ／ＯＦＦ制御又は回転数の調整を行うことで、吸入圧力、吐出圧力を所定の圧力範囲に制御する。
【００１５】
上記課題を解決する本発明に係る冷凍装置は、
電力を発電する発電機と、発電機を駆動するエンジンと、エンジンに燃料を供給する燃料タンクを１つのユニットとして構成すると共に、
上記冷凍機の圧縮機を電動駆動とし、
直接又は電力を変換する電力変換装置を介して、発電機からの電力を上記冷凍機に供給して駆動させることを特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決する本発明に係る冷凍装置は、
上記冷凍装置において、
エンジンの冷却水温を検出する冷却水温検出手段を備え、
冷却水温が、所定の第一設定値以上であり、且つ、第一設定値より大きい第二設定値より小さいとき、
冷凍機、エンジン又は発電機の少なくとも一つを、若しくは、優先順位をつけた２つ以上を、エンジンの負荷が小さくなるように制御することを特徴とする。
【００１７】
上記課題を解決する本発明に係る冷凍装置は、
上記冷凍装置において、
冷却水温が第二設定値以上であるとき、
エンジンを停止することを特徴とする。
【００１８】
上記課題を解決する本発明に係る冷凍装置付きコンテナは、
開口部を有する平面状の側壁面の１つに上記冷凍装置を配設し、
開口部を通じて、内部の温度制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、圧縮機の吸入側に低圧センサと、圧縮機の吐出側に高圧センサを設けたので、高圧保護や低圧保護等の運転条件に応じた冷媒の圧力保護制御を、その開度を自在に制御できる比例制御弁を用いて、細かく行うことができる。又、比例制御弁による吸入圧力制御だけでなく、圧縮機の回転数やコンデンサファンの回転数を制御することでも、冷媒の圧力保護制御が可能であるので、運転条件の運用幅を広げることができる。そのため、圧力保護制御の条件下であっても、従来ほど圧力制御を行う必要がないため、冷凍機の冷凍能力を最大限活用することができる。
【００２０】
本発明によれば、冷凍装置を構成する機器がいくつかの独立したコンポーネントとして構成されたので、サービスメンテナンスやコンポーネント交換が容易になり、短時間で作業を行うことができる。
【００２１】
又、冷凍装置を設置するコンテナの壁面は、開口部を有する平面状の構造としたので、簡単な構造となり、低コストで作製でき、平面状のコンテナの壁面への冷凍装置の各コンポーネントの取付け作業が容易となる。
【００２２】
又、コンデンサ、エバポレータを一体化して、コンテナの外部へ配置したので、コンテナ内への飛び出し寸法を小さくすることができ、コンテナ内の容積をできるだけ多く確保できる。又、配管、配線をコンテナ外からコンテナ内へ設ける必要がないため、コンテナの壁面への貫通穴の形成やその貫通穴の封止加工が不要となり、取付け作業が容易となる。
【００２３】
本発明によれば、エンジンの冷却水温を監視して、エンジンの運転環境に応じてエンジンの負荷を低減する運転制御を行うので、エンジン保護のためのエンジン停止を避けることができ、冷凍装置の運転を継続することでき、コンテナ内部の温度への影響を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明に係る冷凍機は、冷媒を圧縮する圧縮機の吸入圧力を調整する比例制御弁（吸入圧力調整手段）と、圧縮機の吸入側に設けられ、冷媒の吸入圧力を検出する低圧センサ（吸入圧力検出手段）と、圧縮手段の吐出側に設けられ、冷媒の吐出圧力を検出する高圧センサ（吐出圧力検出手段）と、冷媒を凝縮する凝縮機を冷却するファン（凝縮機冷却手段）とを有し、吸入圧力又は吐出圧力のいずれか一方、若しくは両方が、所定の圧力範囲でないとき、比例制御弁の開度、圧縮機の回転数、又はファンの回転数のうちいずれか一つを調整して、若しくはこれらを複数組み合わせて調整して、吸入圧力、吐出圧力を所定の圧力範囲に制御するものである。又、比例制御弁の開度、圧縮機の回転数、ファンの回転数に優先順位をつけ、優先順位に従って各々を調整して、吸入圧力、吐出圧力を所定の圧力範囲に制御するようにしてもよい。
【００２５】
本発明に係る冷凍装置は、電力を発電する発電機と、発電機を駆動するエンジンと、エンジンに燃料を供給する燃料タンクを１つのユニットとして構成すると共に、冷凍機の圧縮機を電動駆動として、直接又は電力を変換する電力変換装置を介して、発電機からの電力を冷凍機に供給して、冷凍機を駆動させるものである。
【００２６】
又、本発明に係る冷凍装置は、エンジンの冷却水温を検出する冷却水センサ（冷却水温検出手段）を備え、冷却水温が、所定の第一設定値以上であり、且つ、第二設定値（第二設定値＞第一設定値）より小さいとき、冷凍機、エンジン又は発電機の少なくとも一つを、若しくは、優先順位をつけた２つ以上を、エンジンの負荷が小さくなるように制御し、冷却水温が第二設定値以上であるときは、エンジンを停止するものである。
【００２７】
本発明に係る冷凍装置付きコンテナは、開口部を有する平面状のコンテナの側壁面の１つに冷凍装置を配設し、開口部を通じて、コンテナ内部の温度制御を行うものである。
【実施例１】
【００２８】
図１は、本発明に係る冷凍装置の内部配置の一例を示す図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は側面図を示す。
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明に係る冷凍装置２０は、コンテナ２１の一側壁面２１ａに配置される。本発明に係る冷凍装置２０は、主な構成として、上部側に配設され、エバポレータ、コンデンサを一体化したＥＣユニット２２と、下部側に配設され、エンジン２３や発電機２４や燃料タンク２５を有するエンジン発電機ユニット２６と、それらの間に配設された圧縮機２７やその他の機器等からなる。
【００２９】
その他の機器としては、各機器間の電源ケーブルを収納する電源ケーブル収納箱２８、発電機から供給された電力を適切に変更して各機器へ供給するインバータボックス２９（電力変換装置）、冷凍装置２０を制御するコントロールボックス３０等を有しており、又、コンテナの位置情報をＧＰＳにより取得するＧＰＳ装置３１、コンテナ内の温度を記録する温度記録計３２等も備えている。又、冷凍装置２０の外側面には、異常停止スイッチ３３を備え、冷凍装置２０に何らかの異常が発生した場合に緊急停止が行なえるようになっている。
【００３０】
本発明に係る冷凍装置２０では、冷凍機部分となる圧縮機２７やその他の冷凍機用機器が、電動駆動のもので構成されており、エンジン２３に駆動された発電機２４により発電された電力を、インバータボックス２９にて適切な電圧、周波数等に変換した後、圧縮機２７等の冷凍機の部分やその他の機器等に供給して駆動している。そのため、エンジン２３、エンジン２３に燃料を供給する燃料タンク２５及び発電機２４を、圧縮機２７等の冷凍機部分から独立した１つのユニットとして構成することができる。つまり、従来とは異なり、サービスメンテナンス時に、圧縮機２７等を取外すことなく、エンジン２３の取外し、交換を行なえ、又、エンジン２３等を取外す必要がなく、圧縮機２７等の取外し、交換を行なえることとなる。
【００３１】
又、ＥＣユニット２２では、エバポレータ、コンデンサを一体化した構成とし、エンジン発電機ユニット２６では、エンジン２３、発電機２４、燃料タンク２５等を１つのユニットとするなどして、機能が共通する機器毎に独立したユニットに分けて構成したため、コンテナ２１側への取付け時に、コンテナ２１側との間に冷媒配管を架設しないで設置でき、更には、コンテナ２１の側壁面２１ａを複雑な形状に形成する必要がなくなる。つまり、図１（ｂ）に示すように、平面状の側壁面の１つ、側壁面２１ａの外面に、上記ユニット等を簡単に配設することができる。この場合、コンテナ２１内の温度制御のためには、側壁面２１ａに開口部２１ｂを設け、冷凍装置２０は、この開口部２１ｂを通じて、コンテナ２１内の空気を吸入し、冷却した空気を吐出して、内部の温度制御を行うように構成している。圧縮機２７やエンジンの制御を行うエンジン制御装置は、単体でコンポーネント化することも可能であり、このようにコンポーネント化することで、各コンポーネント間に配線を接続するだけで、各コンポーネントが作動できる構成となる。
【００３２】
図２は、本発明に係る冷凍装置を構成する冷凍機の一例を示す構成図である。
本発明に係る冷凍装置を構成する冷凍機は、主に、エバポレータ部４１とコンデンサ部４２と圧縮機４３から構成される。なお、前述の図１においては、エバポレータ部４１とコンデンサ部４２とが一体化されたＥＣユニットとして図示している。
【００３３】
本発明に係る冷凍装置の冷凍機において、冷却行程の場合、エバポレータ部４１では、コンデンサ部４２から配管（ＯＵＴ−ＨＰ）を経由して供給された液相冷媒が、イクスパンションバルブ（膨張弁）４４にて急速に断熱膨張されて低温低圧の液相冷媒となり、ディストリビュータ４５にてエバポレータ４６へ均等に分配される。このエバポレータ４６は、多数の配管が並列に接続されて構成されている。エバポレータ４６に流入された低温低圧の液相冷媒は、ここで周囲の空気の熱を奪って蒸発し気相冷媒となる。なお、図示していないが、エバポレータ４６に対向してエバポレータファンが配設されており、エバポレータ４６に冷却された空気を適切に還流するようにして、コンテナの内部全体を適切に冷却している。
【００３４】
エバポレータ４６にて気相状態となった冷媒は、その後ヒートアキュムレータ４７へ流入され、ここで、エバポレータ４６で蒸発しきれなかった液相冷媒と気相冷媒を分離する。これは、蒸発しきれない液相冷媒が圧縮機４３に吸入されると、液相圧縮により圧縮機４３等が損傷するためである。そして、気相冷媒のみが圧縮機４３へ、配管（ＬＰ）を経由して戻される。
【００３５】
又、本発明に係る冷凍装置の冷凍機において、加熱行程やデフロスト行程の場合、エバポレータ部４１では、コンデンサ部４２から配管（ＨＤ）を経由して供給された高温高圧の気相冷媒が、ドレンパンヒータ４８を経由した後、ディストリビュータ４５を介して、エバポレータ４６へ流入され、加熱やデフロストを行なう。そして、周囲に熱を放出した気相冷媒は、気相状態のままヒートアキュムレータ４７を経由し、配管（ＬＰ）を経由して、圧縮機４３へ戻される。
【００３６】
エバポレータ部４１から還流された気相冷媒は、適切な低圧圧力に調整されて圧縮機４３へ吸入される。圧縮機４３の吸入側には、冷媒の圧力を調整する比例制御弁（吸入圧力調整手段。以下、ＭＶ弁と呼ぶ。）４９と、冷媒の吸入圧力を検出する低圧センサ５０（吸入圧力検出手段）が設けられ、気相冷媒の圧力を、ＭＶ弁４９を用いて調整することで冷凍能力の調整を行なうと共に吸入側の低圧圧力制御を行なう。このＭＶ弁４９は、ステッピングモータ等の駆動手段により、その開度を自由に制御できるものであり、低圧センサ５０や後述する高圧センサ５１（吐出圧力検出手段）での検出値等に基づいて、制御装置において制御値が演算されて、その開度が適切に制御される。
【００３７】
所定の低圧圧力にされた気相冷媒は、圧縮機４３に吸入され、所定の高圧圧力まで圧縮されて吐出される。圧縮機４３には、安全装置として高圧スイッチが設けられており（図示せず）、何らかの異常等により、吐出圧力が所定値以上になった場合、異常運転による故障等を未然に防ぐため、圧縮機４３の動作を停止するようになっている。圧縮機４３が電動式の場合、圧縮機４３を駆動するモータの回転数を変更する電源変換装置（インバータ）等により、その回転数が適切な回転数に制御される。又、圧縮機４３がエンジンによるベルト駆動である場合、エンジンの回転数を変更する制御装置により、その回転数が適切な回転数に制御される。
【００３８】
又、圧縮機４３とオイルセパレータ５２との間の吐出側には、圧縮機４３からの冷媒の吐出圧力を検出する高圧センサ５１が設けられており、高圧センサ５１に検出された高圧圧力に基づき、前述のＭＶ弁４９を用いて高圧圧力制御を行なう。
【００３９】
所定の高圧圧力に圧縮された気相冷媒は、オイルセパレータ５２を経由して、コンデンサ部４２へ流入される。オイルセパレータ５２では、冷媒中に混入された圧縮機４３の潤滑油を、圧縮機４３の吐出側で気相冷媒と分離し、潤滑油のみを圧縮機４３の吸入側へ還流するようにしている。これは、潤滑油がエバポレータ４６やコンデンサ５３に流入すると熱伝導を妨げるためである。
【００４０】
冷却行程の場合には、デフロスト電磁弁５７が閉じることで、コンデンサ５３（凝縮機）に高圧の気相冷媒が流入される。ここで、高圧の気相冷媒は冷却されて（熱を放出して）、凝縮して液相冷媒となる。なお、図示していないが、コンデンサ５３には、コンデンサファン（凝縮機冷却手段）が設けられており、コンデンサファンのＯＮ／ＯＦＦ、又は回転数の増減により、気相冷媒の凝縮に差異を生じさせる。つまり、コンデンサファンのＯＮ／ＯＦＦ、又は回転数の増減により、気相冷媒の圧力を制御することが可能である。コンデンサファンが電動式の場合、コンデンサファンを駆動するモータの回転数を変更する電源変換装置（インバータ）等により、その回転数が適切な回転数に制御される。又、コンデンサファンがエンジンによるベルト駆動である場合、コンデンサファンの回転数を変更する制御装置により、その回転数が適切な回転数に制御される。
【００４１】
液相状態となった冷媒は、レシーバ５４に流入される。レシーバ５４では、負荷変動によるエバポレータ４６内の冷媒量の変動を吸収するために、余分な液相冷媒が貯留され、適切な量の液相冷媒がドライヤ５５に流入される。
【００４２】
ドライヤ５５では、液相冷媒中の水分が取り除かれている。これは、冷媒中の水分を取り除くことで、イクスパンションバルブ４４等の細い穴に、分離した水分が凍りつくのを防止し、冷媒がエバポレータ４６に流れなくなるのを防止するためである。水分が取り除かれた液相冷媒は、配管中の液相冷媒の流れを目視確認できるサイトグラス５６を経由して、配管（ＯＵＴ−ＨＰ）を通過してエバポレータ部４１へ供給される。
【００４３】
加熱行程やデフロスト行程の場合には、デフロスト電磁弁５７が開くことで、配管（ＨＤ）に高温高圧の気相冷媒が流入され、その高温高圧の気相冷媒が、エバポレータ部４１へ供給される。
【００４４】
図３は、本発明に係る冷凍機における冷媒の圧力制御を説明する図である。
【００４５】
図３（ａ）に示すように、冷凍機を正常に運転するには、圧縮機の吸入側の低圧圧力（低圧圧力センサ検出値）と吐出側の高圧圧力（高圧圧力センサ検出値）とが、正常な運転圧力の範囲内あることが必要である。したがって、図３（ａ）に示す領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの範囲、つまり、正常な運転圧力の範囲外で冷凍機が運転された場合には、速やかに、正常な運転圧力の範囲内に戻す必要がある。ここで、領域Ａは低圧圧力保護制御領域、領域Ｂは高圧縮比保護制御領域、領域Ｃは高圧圧力保護制御領域、領域Ｄは動力制限制御領域を示している。
【００４６】
そこで、本発明に係る冷凍機を構成する機器を、各々制御した場合、低圧圧力及び高圧圧力がどのように変化するのかを、図３（ｂ）に示した。図３（ｂ）に示すように、圧縮機の回転数を上昇（ｕｐ）させると、高圧圧力は上昇して、低圧圧力は下降し、圧縮機の回転数を下降（ｄｏｗｎ）させると、高圧圧力は下降して、低圧圧力は上昇することがわかる。又、ＭＶ弁の開度を開ける場合やコンデンサファンを停止した場合、高圧圧力、低圧圧力は共に上昇し、ＭＶ弁の開度を閉じる場合やコンデンサファンを作動した場合、高圧圧力、低圧圧力は共に下降することがわかる。なお、コンデンサファンは、作動／停止のみでなく、回転数の増減を行うことでも、同様の圧力制御が可能である。
【００４７】
つまり、図３（ａ）の領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに応じて、図３（ｂ）に示した圧力変化を適用することで、正常な運転圧力の範囲内へ制御することができる。例えば、領域Ａの圧力範囲にある場合、ＭＶ弁の開度を開けたり、コンデンサファンを停止（又は、回転数の減少）したりすれば、高圧圧力、低圧圧力は共に上昇して、正常な運転圧力の範囲内となる。領域Ｂの圧力範囲にある場合、圧縮機の回転数を減少させると、高圧圧力は下降し、低圧圧力は上昇して、正常な運転圧力の範囲内となる。領域Ｃの圧力範囲にある場合、ＭＶ弁の開度を閉じたり、コンデンサファンを作動（又は、回転数の増加）したりすれば、高圧圧力、低圧圧力は共に下降して、正常な運転圧力の範囲内となる。領域Ｄの圧力範囲にある場合、圧縮機の回転数を増加させると、高圧圧力は上昇し、低圧圧力は下降して、正常な運転圧力の範囲内となる。
【００４８】
このような冷媒回路内圧力保護制御の具体的なフローチャートを図４に示す。
【００４９】
図４に示すように、冷凍機の運転時には、低圧センサ、高圧センサを用いて、冷媒圧力が適正な範囲にあるか、又は前述の領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの範囲にあるかを確認し、圧力状況に応じてＭＶ弁、圧縮機、コンデンサファン等を用いて、適正圧力範囲内に収まるようにフィードバック制御を行う。すなわち、本発明では、運転状態の是正優先度を設定し、それに基づいた保護制御を実現するために、段階的な範囲外領域判定を実行し、特定の領域に該当したときにそれに応じた圧力是正フィードバック制御を行う。
【００５０】
具体的には、最初に領域Ｃの範囲であるかどうか確認し（ステップＳ１）、領域Ｃの範囲であれば、ＭＶ弁の開度が最小かどうか確認する（ステップＳ２）。ＭＶ弁の開度が最小である場合、更に、圧縮機の回転が最低かどうか確認し（ステップＳ３）、圧縮機の回転が最低でなければ、圧縮機の回転を更に落とす（ステップＳ４）。圧縮機の回転が最低であれば、圧縮機の回転は、そのまま維持する。ＭＶ弁の開度が最小でない場合、ＭＶ弁の開度を更に閉じる（ステップＳ５）。
【００５１】
領域Ｃの範囲でなければ、次に領域Ｂの範囲であるかどうか確認する（ステップＳ６）。領域Ｂの範囲であれば、圧縮機の回転が最低かどうか確認し（ステップＳ７）、圧縮機の回転が最低でなければ、圧縮機の回転を更に落とす（ステップＳ８）。圧縮機の回転が最低であれば、圧縮機の回転は、そのまま維持する。
【００５２】
領域Ｂの範囲でなければ、次に領域Ｄの範囲であるかどうか確認する（ステップＳ９）。領域Ｄの範囲であれば、ＭＶ弁の開度が最小かどうか確認する（ステップＳ１０）。ＭＶ弁の開度が最小でない場合、ＭＶ弁の開度を更に閉じ（ステップＳ１１）、ＭＶ弁の開度が最小である場合、そのまま開度を維持する。
【００５３】
領域Ｄの範囲でなければ、次に領域Ａの範囲であるかどうか確認する（ステップＳ１２）。領域Ａの範囲であれば、ＭＶ弁の開度が最大かどうか確認し（ステップＳ１３）、ＭＶ弁の開度が最大である場合、更に、コンデンサファンが停止しているかどうか確認し（ステップＳ１４）、コンデンサファンが停止していなければ、コンデンサファンを停止する（ステップＳ１５）。ＭＶ弁の開度が最大でない場合、ＭＶ弁の開度を更に開ける（ステップＳ１６）。
【００５４】
いずれの領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの範囲にも属さない場合、つまり、正常な運転圧力範囲である場合、冷凍装置を通常の運転状態に制御し、要求される冷凍能力に応じて、ＭＶ弁が全開でなければ、ＭＶ弁の開度を開け（ステップＳ１７、Ｓ１８）、ＭＶ弁が全開であれば、コンデンサファンを運転しているか確認し（ステップＳ１９）、コンデンサファンを運転していなければ、コンデンサファンを運転し（ステップＳ２０）、コンデンサファンを運転していれば、圧縮機の回転が最高かどうかを確認して（ステップＳ２１）、圧縮機の回転が最高でなければ、圧縮機の回転を上昇させて（ステップＳ２２）、冷凍能力を上昇させる。
【００５５】
上記圧力制御のフローチャートでは、領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの判定及び制御の優先順位を、構造上、冷凍機が危険な状態になり易い順位、つまり、冷凍機を保護する順位から、領域Ｃ→Ｂ→Ｄ→Ａとした。しかし、必ずしも、この優先順位にする必要はなく、適宜に変更可能である。
【００５６】
又、上記圧力制御のフローチャートでは、コンデンサファンを運転／停止だけの操作により、圧力制御を行うようにしているが、コンデンサファンの回転数の増減により制御するようにしてもよい。
【００５７】
又、ＭＶ弁の開度、圧縮機の回転数及びコンデンサファンの回転数等の制御操作量は、事前に規定量を設定しておいてもよいし、圧力差や圧力変化量により定められる値でもよい。
【実施例２】
【００５８】
図５は、本発明に係る冷凍装置におけるエンジン保護制御の一例を示すフローチャートである。
【００５９】
上述した本発明に係る冷凍装置において、冷凍装置駆動用のエンジンは、エンジンに設けられた冷却水センサ（冷却水温検出手段）により、エンジンの冷却水温Ｔｅが常にサンプリングされており、エンジンの冷却水温Ｔｅが所定の第一設定値Ｔ１未満であれば、エンジンの連続運転を続ける（ステップＳ３１）。
【００６０】
高負荷運転等により、エンジンに負荷がかかる場合には、エンジンの冷却水温Ｔｅは上昇する。従って、エンジンの冷却水温ＴｅがＴ１以上であれば、更に、エンジンの冷却水温Ｔｅが第二設定値Ｔ２（但し、Ｔ２＞Ｔ１）以上かどうか確認し、Ｔ２未満、つまり、Ｔ２＞Ｔｅ≧Ｔ１であれば、高負荷運転制御を行う（ステップＳ３２、Ｓ３３）。Ｔ２以上であれば、保護のためエンジンを停止する（ステップＳ３２、Ｓ３４）。
【００６１】
高負荷運転制御の開始の判定方法としては、エンジンの冷却水温Ｔｅと第二設定値Ｔ２を比較して、Ｔ２＞Ｔｅ≧Ｔ１の条件を満たす場合、高負荷運転制御の開始と判定する。又、所定期間サンプリングされた冷却水温Ｔｅの平均値が、Ｔ２＞（Ｔｅの平均値）≧Ｔ１の条件を満たす場合や、所定期間サンプリングされた冷却水温Ｔｅから温度上昇率ΔＴを算出し、温度上昇率ΔＴが所定の設定上昇率以上となった場合や、所定期間サンプリングされた冷却水温Ｔｅから温度上昇率ΔＴを算出し、温度上昇率ΔＴから冷却水温Ｔｅが第二設定値Ｔ２を超えると推測される場合、高負荷運転制御の開始と判定してもよい。
【００６２】
高負荷運転制御は、冷凍装置を構成する各機器において、具体的には、以下に示す運転制御を、単独又は同時、あるいは優先順位をつけて順に実施することで、エンジンの冷却水温を低減させる。
(１)エンジン、発電機において
ａ．エンジンの回転数を低下させる。例えば、２極同期発電機をエンジン出力軸に直結駆動するシステムの場合、エンジン回転数を、３６００ｒｐｍ（６０Ｈｚ）から３０００ｒｐｍ（５０Ｈｚ）へ変更する。
ｂ．エンジン運転を連続運転から断続運転に切換える。この動作は、後述するコンプレッサモータやファンモータも同期して断続運転を行う。
ｃ．エンジンの冷却水温が第一設定値Ｔ１以下になるまで、冷凍機を停止し、エンジンのラジエータファンのみを運転する。
（２）冷凍機において
ａ．コンプレッサの駆動周波数低減による動力減少。
ｂ．コンデンサファン、エバポレータファンの運転個数又は回転数低減による動力低減。
ｃ．コンプレッサモータやファンモータを断続運転して動力を低減させる。このとき、前述したエンジン運転の断続運転も同期して行う。
ｄ．コンプレッサ吸入圧力をＭＶ弁等により低減させることで、動力を低減させる。
【００６３】
高負荷運転制御から通常運転への復帰条件は、第一設定値Ｔ１に対してヒステリシスを持たせた第三設定値Ｔ３（但し、Ｔ３＜Ｔ１）より、エンジンの冷却水温が低くなった場合、高負荷運転制御を解除して、通常の運転状態へ復帰する。逆に、高負荷運転制御の実施後でも、エンジンの冷却水温Ｔｅが第二設定値Ｔ２より低くならない場合には、保護のためエンジンを停止し、第三設定値Ｔ３や更に低い第四設定値Ｔ４（但し、Ｔ４＜Ｔ３）より、エンジンの冷却水温Ｔｅが低くなった場合、エンジンを再始動させる。
【００６４】
上記フローチャートに示したエンジン保護制御を行うことで、高負荷運転状態においても、冷凍機側の負荷を小さくして動力を抑えて、エンジンの冷却水温の上昇を低く抑えることができる。これにより、エンジン停止をなくして、冷凍装置の継続運転を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
冷凍装置の各機器を機能別にコンポーネント化することで、簡単な構造として、作業性がよく、短時間でのサービスメンテナンスを可能とする。又、冷凍装置を構成する冷凍機の圧縮機、比例制御弁、ファン等を適切に調整することで、冷媒の圧力保護制御を適切に行うことができ、冷凍機の冷凍能力を最大限活用することが可能となり、更に、エンジンの冷却水温に応じて、冷凍機等の必要動力を低減させて、エンジンの負荷を低減することで、エンジン保護のための停止を回避して、冷凍装置の継続運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係る冷凍装置の内部配置の一例を示す図である。
【図２】本発明に係る冷凍装置を構成する冷凍機の一例を示す構成図である。
【図３】本発明に係る冷凍機における冷媒の圧力制御を説明する図である。
【図４】本発明に係る冷凍機における冷媒の圧力制御の一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明に係る冷凍装置におけるエンジン保護制御の一例を示すフローチャートである。
【図６】従来の冷凍装置内の配置を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
２０  冷凍装置
２１  コンテナ
２２  ＥＣユニット
２３  エンジン
２４  発電機
２５  燃料タンク
２６  発電機ユニット
２７  圧縮機
２８  電源ケーブル収納箱
２９  インバータボックス
３０  コントロールボックス
３１  ＧＰＳ装置
３２  温度記録計
３３  異常停止スイッチ
４１  エバポレータ部
４２  コンデンサ部
４３  圧縮機
４４  イクスパンションバルブ
４５  ディストリビュータ
４６  エバポレータ
４７  ヒートアキュムレータ
４８  ドレンパンヒータ
４９  ＭＶ弁
５０  低圧センサ
５１  高圧センサ
５２  オイルセパレータ
５３  コンデンサ
５４  レシーバ
５５  ドライヤ
５６  サイトグラス
５７  デフロスト電磁弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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